Mikrodenetleyici ve plc: ayrıntılı bir karşılaştırma

Arduino'nun ortaya çıkışı ve son zamanlarda mikrodenetleyici tabanlı diğer kartların çok sayıda olması, gömülü sistemlere olan ilgiyi artırarak mikrodenetleyici dünyasını çok sayıda kişiye açmıştır. Bu sadece mikrodenetleyici kullanıcılarının sayısını artırmakla kalmadı, aynı zamanda bunların kullanıldığı kapsam ve uygulamaları da artırdı. Bu nedenle, son birkaç makalede, harika gömülü sistem aygıtları oluşturmak için önemli olan bazı temel konuları ele aldık; Projeniz için doğru mikro denetleyiciyi seçmek, Mikroişlemci ve Mikroişlemci arasında seçim yapmak. Aynı şekilde, bugünün makalesi için mikrodenetleyicileri Programlanabilir mantık denetleyicisi (PLC'ler) ile karşılaştıracağım.

Programlanabilir Mantık Denetleyici

Bir programlanabilir lojik denetleyicisi (PLC), sadece sistemin güvenilirliği yüksek olduğu endüstriyel kontrol sistemleri ve diğer sistemlerde kullanım için tasarlanmış bilgisayar cihazı özel amacıdır.

Başlangıçta otomasyon endüstrisi tarafından imalat sürecinde kullanılan fiziksel bağlantılı röleler, sekanslar ve zamanlayıcıların yerini almak için geliştirilmişlerdir, ancak bugün ölçeklendirilmişlerdir ve robot tabanlı hatlar da dahil olmak üzere her türlü üretim sürecinde kullanılmaktadırlar. Bugünlerde, PLC'lerde çalışan bir makine veya ekipmana sahip olmayan tek bir fabrika muhtemelen yoktur. Geniş bir şekilde benimsenmelerinin ve kullanılmalarının ana nedeni, sağlamlıkları ve imalat zeminleriyle ilişkili zorlu kullanım / çevreye dayanma yeteneklerinde derin bir şekilde kökleşmiş olarak bulunabilir. Ayrıca gerçek zamanlı işletim sistemlerine iyi bir örnektir. Çok kısa bir zaman dilimi içinde belirli girdilere çıktı üretme konusunda yüksek yeteneklere sahip oldukları için bu, endüstriyel ayarlar için önemli bir gerekliliktir çünkü ikinci bir gecikme tüm operasyonu kesintiye uğratabilir.

Mikrodenetleyiciler

Diğer yandan mikro denetleyiciler, programlanabilir özel ve genel amaçlı giriş ve çıkış (G / Ç) bağlantı noktalarının yanı sıra gömülü bellek aygıtlarıyla bir veya daha fazla işlem çekirdeği içeren tek bir çip üzerinde yer alan küçük bilgi işlem aygıtlarıdır. Özellikle sadece belirli tekrarlayan görevlerin gerçekleştirilmesi gereken uygulamalarda her türlü günlük cihazlarda kullanılırlar. Genellikle çıplaktırlar ve gerekli bağlantılar olmadan bağımsız cihazlar olarak kullanılamazlar. PLC'lerden farklı olarak, ekran gibi arayüzlere ve dahili anahtarlara sahip değildirler, çünkü genellikle bu bileşenlerin bağlanabileceği GPIO'lara sahiptirler.

Bugünkü eğitim, PLC'leri ve Mikroişlemci sistemlerini aşağıdakileri içeren farklı başlıklar altında karşılaştırmaya odaklanacaktır;

1. Mimari
2. Arayüzler
3. Performans ve Güvenilirlik
4. Gerekli Beceri Seviyesi
5. Programlama
6. Başvurular

1. Mimari

PLC Mimarisi:

PLC'ler genellikle yüksek seviyeli bir mikro denetleyici olarak adlandırılabilir. Esasen bir işlemci modülü, güç kaynağı ve G / Ç modüllerinden oluşurlar. İşlemci modülü, merkezi işlem birimi (CPU) ve bellekten oluşur. Bir mikroişlemciye ek olarak, CPU ayrıca iletişim ağları ile birlikte programlanabileceği en az bir arayüz (USB, Ethernet veya RS232) içerir. Güç kaynağı genellikle ayrı bir modüldür ve G / Ç modülleri işlemciden ayrıdır. G / Ç modül tipleri, ayrık (açık / kapalı), Analog (sürekli değişken) ve hareket kontrolü veya yüksek hızlı sayaçlar gibi özel modülleri içerir. Saha cihazları I / O modüllerine bağlanır.

PLC'nin sahip olduğu G / Ç modüllerinin miktarına bağlı olarak, PLC ile aynı muhafaza içinde veya ayrı bir muhafaza içinde olabilirler. Nano / mikro PLC olarak adlandırılan bazı küçük PLC'lerin genellikle güç, işlemci vb. Dahil tüm parçaları aynı muhafaza içinde bulunur.

Mikrodenetleyicinin Mimarisi

Yukarıda açıklanan PLC'lerin mimarisi, bileşenler açısından mikrodenetleyicilere biraz benzer, ancak mikro denetleyici, CPU'dan G / Ç bağlantı noktalarına ve dış dünya ile iletişim için gerekli arabirimlere kadar her şeyi tek bir yonga üzerinde uygular. Mikrodenetleyicinin mimarisi aşağıda gösterilmiştir.

Bir merdiven mantığı / diyagram tabanlı kod örneği yukarıda gösterilmiştir. Genellikle adının arkasındaki sebep olan bir merdivene benziyor. Bu basitleştirilmiş görünüm, PLC'leri programlamayı çok kolaylaştırır, öyle ki bir şematik analizi yapabiliyorsanız, PLC'leri programlayabilirsiniz.

Modern yüksek seviyeli programlama dillerinin son zamanlardaki popülerliği nedeniyle, PLC'ler artık C, C ++ ve temel gibi bu diller kullanılarak programlanmaktadır, ancak tüm PLC'ler genel olarak endüstri IEC 61131/3 kontrol sistemleri standardına uymaktadır ve tarafından öngörülen programlama dillerini desteklemektedir. içeren standart; Merdiven Şeması, Yapılandırılmış Metin, Fonksiyon Blok Şeması, Talimat Listesi ve Sıralı Akış Şeması.

Günümüzün modern PLC'si genellikle, USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422 arabirimlerinden herhangi biri kullanılarak PLC'ye bağlanan bir bilgisayarda çalışan, yukarıda belirtilen dillerden herhangi birine dayalı uygulama yazılımı aracılığıyla programlanır.

Mikrodenetleyiciler ise, assembly gibi düşük seviyeli diller veya diğerleri arasında C ve C ++ gibi yüksek seviyeli diller kullanılarak programlanır. Genellikle kullanılan programlama diliyle ilgili yüksek düzeyde deneyim ve ürün yazılımı geliştirme ilkelerinin genel olarak anlaşılmasını gerektirir. Programcıların genellikle veri yapıları gibi kavramları anlamaları gerekir ve mikro denetleyici mimarisinin derinlemesine anlaşılması proje için çok iyi bir ürün yazılımı geliştirmek için gereklidir.

Mikrodenetleyiciler genellikle bir bilgisayarda çalışan uygulama yazılımı aracılığıyla da programlanır ve genellikle bu bilgisayara genellikle programcı adı verilen ek bir donanım parçasıyla bağlanırlar.

PLC'deki programların çalışması, mikro denetleyicininkine çok benzer. PLC, özel bir kontrolör kullanır, bunun sonucunda sadece bir programı tekrar tekrar işlerler. Programdaki bir döngü, tarama olarak adlandırılır ve bir döngüden geçen bir mikro denetleyiciye benzer.

PLC'de çalışan program aracılığıyla bir çalışma döngüsü aşağıda gösterilmiştir.

6. Uygulamalar

PLC'ler, endüstriyel kontrol sistemlerinde kullanılan birincil kontrol elemanlarıdır. Endüstriyel makinelerin, konveyörlerin, robotların ve diğer üretim hattı makinelerinin kontrolünde uygulama bulurlar. Ayrıca SCADA tabanlı sistemlerde ve yüksek düzeyde güvenilirlik ve aşırı koşullara dayanma yeteneği gerektiren sistemlerde kullanılırlar. Aşağıdakiler dahil endüstrilerde kullanılırlar;

1. Sürekli şişe doldurma sistemi 2.

Toplu karıştırma sistemi

3.

kademe klima sistemi 4. Trafik kontrolü

Mikrodenetleyiciler ise günlük elektronik cihazlarda uygulama bulur. Bunlar, birçok tüketici elektroniği ve akıllı cihazın temel yapı taşlarıdır.

Endüstriyel Uygulamalardaki PLC'leri Mikrodenetleyicilerle Değiştirme

Kullanımı kolay mikro denetleyici kartlarının ortaya çıkması, mikro denetleyicilerin kullanım kapsamını artırdı, şimdi mikro denetleyicilerin mini DIY bilgisayarlardan birkaç karmaşık denetim sistemine kadar uygun olmadığı düşünülen belirli uygulamalar için uyarlanıyorlar. Bu, mikrodenetleyicilerin neden PLC'lerin yerine kullanılmadığına dair sorulara yol açmıştır; ana argüman, mikro denetleyicilere kıyasla PLC'lerin maliyetidir. Endüstriyel uygulamalarda kullanılmadan önce normal mikrodenetleyicilere çok şey yapılması önemlidir.

Cevabı bu makalede daha önce bahsedilen noktalardan bulmak mümkün olsa da, iki kilit noktayı vurgulamak yeterlidir.

1. Mikrodenetleyiciler, sağlamlık ve PLC'ler gibi aşırı koşullara dayanabilecek şekilde tasarlanmamıştır. Bu, onları endüstriyel uygulamalara hazır hale getirmez.

2. Endüstriyel sensörler ve aktüatörler genellikle, mikro denetleyicilerle doğrudan uyumlu olmayan ve maliyeti artıran bir tür destek donanımı gerektiren, genellikle bir akım / voltaj ve arayüz aralığında olan IEC standardına göre tasarlanır.

Başka noktalar da var ancak bu makale kapsamında kalmak için burada durmalıyız.

Özetle, bu kontrol cihazlarının her biri belirli sistemlerde kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve belirli bir uygulama için en iyisine karar verilmeden önce iyi düşünülmelidir. Bazı üreticilerin Mikroişlemci tabanlı PLC'ler inşa ettiğini unutmamak önemlidir, endüstriyel kalkanlar gibi şimdi Arduino tabanlı PLC'ler aşağıda gösterilmiştir.